JP6484295B2 - Prepreg, manufacturing method thereof, and manufacturing method of composite material - Google Patents

Prepreg, manufacturing method thereof, and manufacturing method of composite material Download PDF

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Description

本発明は、強化繊維からなるシートとこれに含浸した熱可塑性樹脂とからなるプリプレグ、その製造方法、及び、そのプリプレグを用いて得られる、耐高速衝撃性に優れた複合材料の製造方法に関する。   The present invention relates to a prepreg composed of a sheet composed of reinforcing fibers and a thermoplastic resin impregnated therein, a method for producing the same, and a method for producing a composite material excellent in high-speed impact resistance obtained using the prepreg.

近年、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の強化繊維材料と、各種のマトリックス樹脂とを複合化して得られる強化繊維複合材料は、種々の分野・用途に広く利用されている。そして、高度の機械的特性や耐熱性等を要求される航空・宇宙分野や、一般産業分野などの分野・用途では、従来、マトリックス樹脂として、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂が使用されている。   In recent years, reinforcing fiber composite materials obtained by combining reinforcing fiber materials such as carbon fibers, glass fibers, and aramid fibers and various matrix resins have been widely used in various fields and applications. And in fields and applications such as aerospace and space, where general mechanical properties and heat resistance are required, and general industrial fields, heat of unsaturated polyester resin, epoxy resin, polyimide resin, etc. has been used as matrix resin. A curable resin is used.

しかし、これらのマトリックス樹脂は、脆く、耐衝撃性に劣るという欠点を有する。そのため、特に航空・宇宙分野では、プリプレグを積層して複合材料にした時に耐衝撃性に優れ、プリプレグの保存管理が容易で、且つ成形時間が短く、成形コスト低減の可能性もある熱可塑性樹脂が、マトリックス樹脂として採用されてきている(特許文献1参照)。   However, these matrix resins have the disadvantage of being brittle and inferior in impact resistance. Therefore, especially in the aerospace field, a thermoplastic resin that has excellent impact resistance when laminated with a prepreg to form a composite material, is easy to store and manage the prepreg, has a short molding time, and may reduce molding costs. However, it has been adopted as a matrix resin (see Patent Document 1).

航空機用途で強化繊維複合材料が使用される場合、鳥などの物体が高速で衝突して航空機部品を破壊するバードストライクが問題となる。即ち、上記で示したプリプレグを積層して作製した複合材料は、高速衝突時に発生する衝撃に耐え切れず、強化繊維樹脂層、層間樹脂層などの各層間の剥離破壊が発生し易いという問題がある。そのため、航空機用途においては、安全上、高い耐高速衝撃性が求められている。   When reinforced fiber composite materials are used in aircraft applications, bird strikes that cause objects such as birds to collide at high speed and destroy aircraft components become a problem. That is, the composite material produced by laminating the above-described prepreg cannot withstand the impact generated at the time of high-speed collision, and there is a problem that peeling failure between layers such as a reinforcing fiber resin layer and an interlayer resin layer is likely to occur. is there. Therefore, in aircraft applications, high speed impact resistance is required for safety.

本発明者が属する研究グループは、シート状の強化繊維材料に熱可塑性樹脂を含浸させてプリプレグを製造するに当たり、熱可塑性樹脂粉末を、アルコール類、ケトン類、ハロゲン化炭素類から選ばれた1種若しくは2種以上の有機溶媒又はかかる有機溶媒と水との混合溶媒に分散させたサスペンジョンを用いて、特定の加工条件を採用することにより、均一性と表面平滑性に優れたプリプレグを製造する方法を提案した(特許文献2〜4参照)。しかしながら、かかる提案の方法では、得られたプリプレグの性能は優れたものであるが、上述の耐高速衝撃性が必ずしも高くないという問題があった。   The research group to which the present inventor belongs has selected a thermoplastic resin powder from alcohols, ketones, and halogenated carbons in the production of a prepreg by impregnating a sheet-like reinforcing fiber material with a thermoplastic resin. A prepreg excellent in uniformity and surface smoothness is produced by adopting specific processing conditions using a seed or two or more organic solvents or a suspension dispersed in a mixed solvent of such an organic solvent and water. A method was proposed (see Patent Documents 2 to 4). However, in the proposed method, although the performance of the obtained prepreg is excellent, there is a problem that the above-described high-speed impact resistance is not necessarily high.

特公平4−12894号公報Japanese Patent Publication No. 4-12894 特開2005−238596号公報JP 2005-238596 A 特開2005−239843号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-239843 特開2008−44165号公報JP 2008-44165 A

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決するプリプレグであって、これを積層して作製した複合材料について高速衝突時の層間の剥離挙動を抑制するためのプリプレグ、その製造方法、及び、そのプリプレグを用いた複合材料の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is a prepreg that solves the above-described problems of the prior art, and a prepreg that suppresses delamination behavior between layers at the time of high-speed collision with respect to a composite material that is produced by laminating the prepreg, a manufacturing method thereof, and An object of the present invention is to provide a method for producing a composite material using the prepreg.

本発明者は、所定の製造方法により、熱可塑性樹脂を含浸している複数の強化繊維シート間に熱可塑性樹脂からなる中間樹脂層を有する強化繊維樹脂層と、前記強化繊維樹脂層の少なくとも一面に形成される表面樹脂層とからなるプリプレグであって、熱可塑性樹脂の目付[A]と、表面樹脂層の目付[B]との割合が
0.15 < [B]/[A] < 0.50
であるプリプレグを得た。このプリプレグを用いて作製した複合材料は、複合材料の強化繊維樹脂層間に層間樹脂層が形成され、高速衝突時における強化繊維樹脂層、層間樹脂層などの各層間の剥離挙動を抑制することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
The present inventor, according to a predetermined manufacturing method, a reinforcing fiber resin layer having an intermediate resin layer made of a thermoplastic resin between a plurality of reinforcing fiber sheets impregnated with a thermoplastic resin, and at least one surface of the reinforcing fiber resin layer The ratio of the basis weight [A] of the thermoplastic resin to the basis weight [B] of the surface resin layer is 0.15 <[B] / [A] <0. .50
Was obtained. The composite material produced using this prepreg has an interlayer resin layer formed between the reinforced fiber resin layers of the composite material, and can suppress the peeling behavior between layers such as the reinforced fiber resin layer and the interlayer resin layer at the time of high-speed collision. The present inventors have found that this can be done and have completed the present invention.

上記目的を達成する本発明は、以下に記載のものである。   The present invention for achieving the above object is as follows.

〔1〕 熱可塑性樹脂を含浸している複数の強化繊維シート間に熱可塑性樹脂からなる中間樹脂層を有する強化繊維樹脂層と、前記強化繊維樹脂層の少なくとも一面に形成される表面樹脂層とからなるプリプレグであって、前記プリプレグは強化繊維樹脂層に含有する熱可塑性樹脂の目付[A]と、表面樹脂層の樹脂目付[B]との割合が
0.15 < [B]/[A] < 0.50
であるプリプレグ。
[1] A reinforcing fiber resin layer having an intermediate resin layer made of a thermoplastic resin between a plurality of reinforcing fiber sheets impregnated with a thermoplastic resin, and a surface resin layer formed on at least one surface of the reinforcing fiber resin layer; The ratio of the basis weight [A] of the thermoplastic resin contained in the reinforcing fiber resin layer to the basis weight [B] of the surface resin layer is 0.15 <[B] / [A ] <0.50
The prepreg that is.

〔2〕 熱可塑性樹脂の融点又はガラス転移温度が、150℃以上の結晶性又は非晶性の熱可塑性樹脂である〔1〕に記載のプリプレグ。   [2] The prepreg according to [1], wherein the thermoplastic resin is a crystalline or amorphous thermoplastic resin having a melting point or glass transition temperature of 150 ° C. or higher.

〔3〕 熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、芳香族ポリアミド、芳香族ポリエステル、芳香族ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリアリーレンオキシド、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミドなる群から選ばれた1種若しくは2種以上の樹脂である〔1〕又は〔2〕に記載のプリプレグ。   [3] The thermoplastic resin is polypropylene, polysulfone, polyethersulfone, polyetherketone, polyetheretherketone, aromatic polyamide, aromatic polyester, aromatic polycarbonate, polyetherimide, polyarylene oxide, thermoplastic polyimide, polyamide The prepreg according to [1] or [2], which is one or two or more resins selected from the group consisting of imides.

〔4〕 熱可塑性樹脂を含浸している複数の強化繊維シート間に熱可塑性樹脂からなる中間樹脂層を有する強化繊維樹脂層と、前記強化繊維樹脂層の少なくとも一面に形成される表面樹脂層とからなるプリプレグの製造方法であって、
熱可塑性樹脂粉末を液体に分散させたサスペンジョンに、複数の強化繊維シートを、前記サスペンジョンに含まれる熱可塑性樹脂粉末の濃度(質量%)と強化繊維シートの浸漬時間が下式(1)
10 ≦ 熱可塑性樹脂粉末の濃度(質量%) × 浸漬時間(秒) ≦ 250 (1)
を満足する条件で浸漬することにより、複数の強化繊維シートの上面に前記熱可塑性樹脂粉末を沈着させて沈着シートを得る沈着工程と、
沈着シートをサスペンジョンから取り出すと共にこれらシートを積重して積重シートを得る積重工程と、
積重シートを、熱加圧することにより、積重シートを一体化する熱圧着工程と、
を有するプリプレグの製造方法。
[4] A reinforcing fiber resin layer having an intermediate resin layer made of a thermoplastic resin between a plurality of reinforcing fiber sheets impregnated with a thermoplastic resin, and a surface resin layer formed on at least one surface of the reinforcing fiber resin layer; A prepreg manufacturing method comprising:
In a suspension in which a thermoplastic resin powder is dispersed in a liquid, a plurality of reinforcing fiber sheets, the concentration (mass%) of the thermoplastic resin powder contained in the suspension and the immersion time of the reinforcing fiber sheet are represented by the following formula (1)
10 ≦ Concentration (mass%) of thermoplastic resin powder × Immersion time (seconds) ≦ 250 (1)
A deposition step of obtaining a deposited sheet by depositing the thermoplastic resin powder on the upper surface of a plurality of reinforcing fiber sheets,
A stacking step of removing the deposited sheet from the suspension and stacking these sheets to obtain a stacked sheet;
A thermocompression bonding step of integrating the stacked sheets by heat-pressing the stacked sheets;
The manufacturing method of the prepreg which has.

〔5〕 熱可塑性樹脂を含浸している複数の強化繊維シート間に熱可塑性樹脂からなる中間樹脂層を有する強化繊維樹脂層と、前記強化繊維樹脂層の少なくとも一面に形成される表面樹脂層とからなるプリプレグの製造方法であって、
熱可塑性樹脂粉末を液体に分散させたサスペンジョンに、複数の強化繊維シートを、前記サスペンジョンに含まれる熱可塑性樹脂粉末の濃度(質量%)と強化繊維シートの浸漬時間が下式(1)
10 ≦ 熱可塑性樹脂粉末の濃度(質量%) × 浸漬時間(秒) ≦ 250 (1)
を満足する条件で浸漬することにより、複数の強化繊維シートの上面に前記熱可塑性樹脂粉末を沈着させて沈着シートを得る沈着工程と、
沈着シートをサスペンジョンから取り出すと共にこれらシートを積重して積重シートを得る積重工程と、
積重シートの前記熱可塑性樹脂粉末の沈着面に同一材質からなる樹脂シートを重層して、重層シートを得る重層工程と、
重層シートを、熱加圧することにより、積重シートを一体化する熱圧着工程と、
を有するプリプレグの製造方法。
[5] A reinforcing fiber resin layer having an intermediate resin layer made of a thermoplastic resin between a plurality of reinforcing fiber sheets impregnated with a thermoplastic resin, and a surface resin layer formed on at least one surface of the reinforcing fiber resin layer; A prepreg manufacturing method comprising:
In a suspension in which a thermoplastic resin powder is dispersed in a liquid, a plurality of reinforcing fiber sheets, the concentration (mass%) of the thermoplastic resin powder contained in the suspension and the immersion time of the reinforcing fiber sheet are represented by the following formula (1)
10 ≦ Concentration (mass%) of thermoplastic resin powder × Immersion time (seconds) ≦ 250 (1)
A deposition step of obtaining a deposited sheet by depositing the thermoplastic resin powder on the upper surface of a plurality of reinforcing fiber sheets,
A stacking step of removing the deposited sheet from the suspension and stacking these sheets to obtain a stacked sheet;
A layering step of stacking resin sheets made of the same material on the deposition surface of the thermoplastic resin powder of the stacking sheet to obtain a multilayer sheet;
A thermocompression bonding step in which the stacked sheets are integrated by heat-pressing the multilayer sheet;
The manufacturing method of the prepreg which has.

〔6〕 〔1〕乃至〔3〕の何れかに記載のプリプレグを、複数枚積層して成形されてなる複合材料の製造方法。   [6] A method for producing a composite material formed by laminating a plurality of the prepregs according to any one of [1] to [3].

本発明のプリプレグは、熱可塑性樹脂を含浸している複数の強化繊維シート間に、熱可塑性樹脂を多く含んだ中間樹脂層を有するプリプレグであるので、このプリプレグを積層、熱加圧することにより、複合材料の強化繊維樹脂層間に適度な厚みを有する層間樹脂層が形成された複合材料が得られる。この複合材料は、高速衝突時における強化繊維樹脂層、層間樹脂層などの各層間の剥離挙動を抑制することができる。   The prepreg of the present invention is a prepreg having an intermediate resin layer containing a lot of thermoplastic resin between a plurality of reinforcing fiber sheets impregnated with a thermoplastic resin. A composite material in which an interlayer resin layer having an appropriate thickness is formed between the reinforcing fiber resin layers of the composite material is obtained. This composite material can suppress peeling behavior between layers such as a reinforcing fiber resin layer and an interlayer resin layer at the time of high-speed collision.

本発明プリプレグの製造工程の一例(積重シートの製造工程)を示す概略図である。It is the schematic which shows an example (manufacturing process of a stacked sheet) of the manufacturing process of this invention prepreg. 図2は、本発明プリプレグの一例(積重シート)を示す概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example (stacked sheet) of the prepreg of the present invention. 図3は、本発明プリプレグの製造工程の他の例(重層シートの製造工程)を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing another example of the production process of the prepreg of the present invention (production process of a multilayer sheet). 図4は、本発明プリプレグの他の例の製造過程において積重シートに熱可塑性樹脂シートを重層する状況の概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a situation where a thermoplastic resin sheet is overlaid on a stacked sheet in the manufacturing process of another example of the prepreg of the present invention. 図5は、本発明プリプレグの他の例(重層シート)を示す概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another example (multilayer sheet) of the prepreg of the present invention.

以下、本発明の詳細について、記載する。   Details of the present invention will be described below.

本発明のプリプレグは、強化繊維と熱可塑性樹脂とからなるプリプレグであって、熱可塑性樹脂を含浸している複数の強化繊維シート(樹脂含浸繊維層)間に熱可塑性樹脂からなる中間樹脂層を有する強化繊維樹脂層と、前記強化繊維樹脂層の少なくとも一面に表面樹脂層が形成されている。本発明において、強化繊維樹脂層の厚さは100〜300μmであることが好ましく、表面樹脂層の厚さは好ましくは15〜40μmである。更に、本発明のプリプレグは、強化繊維樹脂層に含有する熱可塑性樹脂の目付[A]と、表面樹脂層の目付[B]との割合が
0.15 < [B]/[A] < 0.50
である。本発明において、プリプレグ中の熱可塑性樹脂の含有量は10〜70質量%であることが好ましく、20〜50質量%がより好ましい。
The prepreg of the present invention is a prepreg composed of reinforcing fibers and a thermoplastic resin, and an intermediate resin layer composed of a thermoplastic resin is provided between a plurality of reinforcing fiber sheets (resin-impregnated fiber layers) impregnated with the thermoplastic resin. A reinforcing fiber resin layer having a surface resin layer is formed on at least one surface of the reinforcing fiber resin layer. In the present invention, the reinforcing fiber resin layer preferably has a thickness of 100 to 300 μm, and the surface resin layer preferably has a thickness of 15 to 40 μm. Furthermore, in the prepreg of the present invention, the ratio of the basis weight [A] of the thermoplastic resin contained in the reinforcing fiber resin layer and the basis weight [B] of the surface resin layer is 0.15 <[B] / [A] <0. .50
It is. In this invention, it is preferable that content of the thermoplastic resin in a prepreg is 10-70 mass%, and 20-50 mass% is more preferable.

本発明において表面樹脂層は、プリプレグの少なくとも一面に形成されていればよく、プリプレグの両面に形成されていてもよい。本発明において、プリプレグの両面に表面樹脂層が形成されている場合、表面樹脂層の厚さ及び表面樹脂層の目付[B]は、プリプレグ両面の表面樹脂層を合わせた厚さ及び目付を言う。表面樹脂層がプリプレグの一面のみに形成されている場合、表面樹脂層の厚さや目付[B]のバラツキを低減させやすい。   In the present invention, the surface resin layer only needs to be formed on at least one surface of the prepreg, and may be formed on both surfaces of the prepreg. In the present invention, when the surface resin layers are formed on both surfaces of the prepreg, the thickness of the surface resin layer and the basis weight of the surface resin layer [B] refer to the combined thickness and basis weight of the surface resin layers on both sides of the prepreg. . When the surface resin layer is formed only on one surface of the prepreg, it is easy to reduce variations in the thickness of the surface resin layer and the basis weight [B].

このプリプレグを積層、熱加圧することにより、複合材料の強化繊維樹脂層間に層間樹脂層が形成された複合材料が得られる。層間樹脂層の厚さは強化繊維樹脂層に含有する熱可塑性樹脂の目付[A]により適宜調節することができ、10〜20μmであることが好ましい。この複合材料は、高速衝突時における強化繊維樹脂層、層間樹脂層などの各層間の剥離挙動を抑制することができる。   By laminating and heat-pressing this prepreg, a composite material in which an interlayer resin layer is formed between the reinforcing fiber resin layers of the composite material is obtained. The thickness of the interlayer resin layer can be appropriately adjusted according to the basis weight [A] of the thermoplastic resin contained in the reinforcing fiber resin layer, and is preferably 10 to 20 μm. This composite material can suppress peeling behavior between layers such as a reinforcing fiber resin layer and an interlayer resin layer at the time of high-speed collision.

本発明のプリプレグは、例えば、熱可塑性樹脂粉末を液体に分散させたサスペンジョンに、複数の強化繊維シートを、前記サスペンジョンに含まれる熱可塑性樹脂粉末の濃度(質量%)と強化繊維シートの浸漬時間が下式(1)
10 ≦ 熱可塑性樹脂粉末の濃度(質量%) × 浸漬時間(秒) ≦ 250 (1)
を満足する条件で浸漬することにより、複数の強化繊維シートの上面に前記熱可塑性樹脂粉末を沈着させて沈着シートを得る沈着工程と、
沈着シートをサスペンジョンから取り出すと共にこれらシートを積重して積重シートを得る積重工程と、
積重シートを、熱加圧することにより、積重シートを一体化する熱圧着工程と、
を有するプリプレグの製造方法によって得ることができる。
The prepreg of the present invention is, for example, a suspension in which a thermoplastic resin powder is dispersed in a liquid, a plurality of reinforcing fiber sheets, the concentration (mass%) of the thermoplastic resin powder contained in the suspension, and the immersion time of the reinforcing fiber sheet. Is the following formula (1)
10 ≦ Concentration (mass%) of thermoplastic resin powder × Immersion time (seconds) ≦ 250 (1)
A deposition step of obtaining a deposited sheet by depositing the thermoplastic resin powder on the upper surface of a plurality of reinforcing fiber sheets,
A stacking step of removing the deposited sheet from the suspension and stacking these sheets to obtain a stacked sheet;
A thermocompression bonding step of integrating the stacked sheets by heat-pressing the stacked sheets;
It can obtain by the manufacturing method of the prepreg which has.

熱可塑性樹脂粉末を分散させる液体としては、水、アルコール類、ケトン類、ハロゲン化炭素類から選ばれた1種若しくは2種以上の溶媒又は混合溶媒などを用いることができる。熱可塑性樹脂粉末の平均粒子径は好ましくは5〜50μmである。   As the liquid for dispersing the thermoplastic resin powder, one or two or more solvents or mixed solvents selected from water, alcohols, ketones, and halogenated carbons can be used. The average particle size of the thermoplastic resin powder is preferably 5 to 50 μm.

熱圧着工程においては、積重シートを、前記熱可塑性樹脂粉末の融点+50〜200℃、500〜1000kPaで熱加圧することが好ましい。   In the thermocompression bonding step, it is preferable to heat-press the stacked sheets at a melting point of the thermoplastic resin powder +50 to 200 ° C. and 500 to 1000 kPa.

本発明のプリプレグ製造方法の一例について、図1を用いて説明する。   An example of the prepreg manufacturing method of the present invention will be described with reference to FIG.

図1において、2はサスペンジョン、4a、4bは共に強化繊維からなるシート、6a、6bは共に強化繊維シートの導入ローラー、8は積重シートの引取ローラー、10a〜10dはガイドローラー、12は積重シートである。   In FIG. 1, 2 is a suspension, 4a and 4b are sheets made of reinforcing fibers, 6a and 6b are both introduction rollers for reinforcing fiber sheets, 8 is a take-up roller for stacked sheets, 10a to 10d are guide rollers, and 12 is stacked. It is a heavy sheet.

強化繊維シート4a、4bは、それぞれ導入ローラー6aと6bを経て、サスペンジョン2に導入・浸漬される。これにより、サスペンジョン2中に浮遊している熱可塑性樹脂粉末14は、重力沈降により(重力方向をXで示す)各シート6a、6bの上面に沈着する。   The reinforcing fiber sheets 4a and 4b are introduced and immersed in the suspension 2 through the introduction rollers 6a and 6b, respectively. As a result, the thermoplastic resin powder 14 floating in the suspension 2 is deposited on the upper surfaces of the sheets 6a and 6b by gravity settling (the direction of gravity is indicated by X).

本発明では、かかる沈着工程において、サスペンジョンに含まれる熱可塑性樹脂粉末の濃度[T](質量%)と強化繊維シートの浸漬時間[M](秒)が下式(1)
10 ≦ [T]×[M] ≦ 250 (1)
を満足する条件で強化繊維シートを浸漬する。
In the present invention, in the deposition step, the concentration [T] (mass%) of the thermoplastic resin powder contained in the suspension and the immersion time [M] (second) of the reinforcing fiber sheet are expressed by the following formula (1).
10 ≦ [T] × [M] ≦ 250 (1)
The reinforcing fiber sheet is immersed under the conditions satisfying

熱可塑性樹脂粉末の濃度と浸漬時間をかかる範囲に調節することで、強化繊維シートに適度な量の熱可塑性樹脂粉末が沈降し、プリプレグの繊維層樹脂目付[A]と表層樹脂目付[B]を、所望の0.15 < [B]/[A] < 0.50の範囲とすることができる。   By adjusting the concentration and immersion time of the thermoplastic resin powder to such a range, an appropriate amount of thermoplastic resin powder settles on the reinforcing fiber sheet, and the fiber layer resin basis weight [A] and the surface layer resin basis weight [B] of the prepreg. Can be in the desired range of 0.15 <[B] / [A] <0.50.

[T]×[M]が10より少ないと、強化繊維シートに沈着する熱可塑性樹脂粉末の量が少なく、[B]/[A]が0.15より小さくなってしまう。他方、[T]×[M]が250より多いと、強化繊維シートに沈着する熱可塑性樹脂粉末の量が多すぎ、[B]/[A]が0.50より大きくなり、プリプレグの取扱性が低下する。[T]×[M]は50〜100であることが好ましく、50〜90であることがより好ましい。   When [T] × [M] is less than 10, the amount of thermoplastic resin powder deposited on the reinforcing fiber sheet is small, and [B] / [A] is less than 0.15. On the other hand, when [T] × [M] is more than 250, the amount of the thermoplastic resin powder deposited on the reinforcing fiber sheet is too large, and [B] / [A] is larger than 0.50, so that the prepreg is easy to handle. Decreases. [T] × [M] is preferably 50 to 100, and more preferably 50 to 90.

サスペンジョン中の熱可塑性樹脂の濃度[T](質量%)は、[熱可塑性樹脂重量/(液体重量+熱可塑性樹脂重量)×100]として求められ、1〜15質量%が好ましく、1〜10質量%がより好ましい。   The concentration [T] (mass%) of the thermoplastic resin in the suspension is determined as [thermoplastic resin weight / (liquid weight + thermoplastic resin weight) × 100], and preferably 1 to 15 mass%. The mass% is more preferable.

沈着工程において熱可塑性樹脂粉末14が上面に沈着したシート4a、4bは、積重工程においてサスペンジョン2から取り出されると共に積重されて、1枚の積重シート12として引取ローラー8を経て次工程の熱圧着工程に導出される。   The sheets 4a and 4b on which the thermoplastic resin powder 14 is deposited on the upper surface in the deposition step are taken out from the suspension 2 and stacked in the stacking step, and are stacked as a single stacked sheet 12 through the take-up roller 8 in the next step. Derived into the thermocompression bonding process.

なお、図1の積重シート12においては、強化繊維からなる2枚のシート4a、4bを用いる例を示したが、導入ローラーを増やすことによって、3枚、4枚あるいはそれ以上のシートを用いて1枚の積重シートを作製することもできる。また、ガイドローラー10a〜10dは、それぞれのシートをサスペンジョン2に充分に浸漬できる配置になっている限り、その数や配置位置に制限はない。   In addition, in the stacked sheet 12 of FIG. 1, although the example using 2 sheets 4a and 4b which consist of a reinforced fiber was shown, 3 sheets, 4 sheets, or more sheets were used by increasing an introduction roller. It is also possible to produce a single stacked sheet. Further, as long as the guide rollers 10a to 10d are arranged so that the respective sheets can be sufficiently immersed in the suspension 2, the number and arrangement position thereof are not limited.

これに対し、強化繊維からなる1枚のシートを用いる場合、即ち、積重シートではない場合は、得られるプリプレグ製品が反り返るので好ましくない。   On the other hand, when one sheet made of reinforcing fibers is used, that is, when it is not a stacked sheet, the obtained prepreg product is warped, which is not preferable.

上述の沈着工程、積重工程を経て得られる積重シート12は、次工程の熱圧着工程、即ち、サスペンジョン2から取り出された積重シート12を、好ましくは熱可塑性樹脂粉末の融点+50〜200℃、500〜1000kPaで熱加圧することにより、積重シートを一体化する熱圧着工程を通すことにより、熱可塑性樹脂が強化繊維シート内に高い均一性で含浸される。   The stacked sheet 12 obtained through the deposition process and the stacking process described above is the next thermocompression bonding process, that is, the stacked sheet 12 taken out from the suspension 2, preferably the melting point of the thermoplastic resin powder +50 to 200. The thermoplastic resin is impregnated with high uniformity in the reinforcing fiber sheet by passing through a thermocompression bonding step in which the stacked sheets are integrated by applying heat and pressure at 500 ° C. and 1000 kPa.

これに対し、熱可塑性樹脂シートを強化繊維シートに積重して溶融・含浸させる場合は、(1)含浸される樹脂の均一性が低く、(2)含浸中における空気抜きが困難であるので好ましくない。   On the other hand, when the thermoplastic resin sheet is stacked on the reinforcing fiber sheet and melted and impregnated, (1) the uniformity of the impregnated resin is low and (2) it is difficult to vent the air during the impregnation. Absent.

乾式で熱可塑性樹脂を強化繊維シートに載置して溶融・含浸させる場合は、強化繊維シート内への含浸性が極めて悪いので好ましくない。   When the thermoplastic resin is placed on the reinforcing fiber sheet in a dry manner and melted and impregnated, the impregnation property into the reinforcing fiber sheet is extremely bad, which is not preferable.

強化繊維からなるシート4a、4bとしては、繊維基材を一方向にシート状に引き揃えたもの、これらを例えば直交に積層したもの、繊維材料を織物や編物や不織布等の布帛に成形したもの、編組等のストランド状のものを全て含むが、ストランド状の繊維材料を一方向にシート状に引き揃えたものが好ましい。   As the sheets 4a and 4b made of reinforcing fibers, those in which fiber base materials are aligned in one direction in a sheet shape, those obtained by laminating them, for example, and fiber materials formed into a fabric such as a woven fabric, a knitted fabric, or a nonwoven fabric In addition, all strands such as braids are included, but it is preferable that the strand-like fiber material is aligned in a sheet shape in one direction.

シート4a、4bを構成する強化繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、ポリエステル繊維、セラミック繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、金属繊維、鉱物繊維、岩石繊維及びスラッグ繊維などを使用できる。これらの強化繊維の中でも、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維が好ましく、比強度、比弾性率が良好で軽量かつ高強度の繊維強化複合材料が得られる炭素繊維がより好ましく、引張強度に優れるポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維が特に好ましい。   Examples of the reinforcing fibers constituting the sheets 4a and 4b include carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, silicon carbide fibers, polyester fibers, ceramic fibers, alumina fibers, boron fibers, metal fibers, mineral fibers, rock fibers, and slug fibers. Etc. can be used. Among these reinforcing fibers, carbon fibers, glass fibers, and aramid fibers are preferable, carbon fibers that provide a lightweight and high-strength fiber-reinforced composite material with favorable specific strength and specific elastic modulus are more preferable, and are excellent in tensile strength. Acrylonitrile (PAN) based carbon fibers are particularly preferred.

本発明において用いられる熱可塑性樹脂は、特に制限されないが、融点又はガラス転移温度が、150℃以上の結晶性又は非晶性の熱可塑性樹脂が好ましい。好ましい樹脂の具体例としては、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、芳香族又は脂肪族ポリアミド、芳香族ポリエステル、芳香族ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリアリーレンオキシド、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミドが挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いてもよいし、2種以上併用しても良い。また、これらの共重合体を用いることもできる。航空機用のプリプレグのためには、特にポリエーテルイミド(PEI)又はポリイミド(PI)が好ましい。   The thermoplastic resin used in the present invention is not particularly limited, but a crystalline or amorphous thermoplastic resin having a melting point or glass transition temperature of 150 ° C. or higher is preferable. Specific examples of preferred resins include polypropylene, polysulfone, polyethersulfone, polyetherketone, polyetheretherketone, aromatic or aliphatic polyamide, aromatic polyester, aromatic polycarbonate, polyetherimide, polyarylene oxide, thermoplasticity Examples thereof include polyimide and polyamideimide. These resins may be used alone or in combination of two or more. Moreover, these copolymers can also be used. For aircraft prepregs, polyetherimide (PEI) or polyimide (PI) is particularly preferred.

本発明において樹脂粉末は、強化繊維材料への良好な沈着(繊維間あるいは繊維表面に樹脂粉末が保持された状態)を考慮すると、樹脂粉末の粒子径は50μm以下で、取扱性の点からは1μmを下回らないのが良く、平均粒子径が5〜20μmの範囲のものが好ましい。上記粒度範囲の熱可塑性樹脂粉末は、下述の液体に分散させたとき、その分散性(サスペンジョン中の樹脂粉末の分散性)が安定しており、長時間生産においても、強化繊維材料に樹脂粉末を安定的に沈着できるという特徴がある。   In the present invention, the resin powder has a particle diameter of 50 μm or less in consideration of good deposition on the reinforcing fiber material (a state in which the resin powder is held between the fibers or on the fiber surface), from the viewpoint of handleability. It is good that it is not less than 1 μm, and an average particle size in the range of 5 to 20 μm is preferable. When dispersed in the liquid described below, the thermoplastic resin powder in the above particle size range has a stable dispersibility (dispersibility of the resin powder in the suspension). It has the feature that powder can be deposited stably.

なお、本発明において平均粒子径は、レーザー回折・散乱法を用いて測定される粒度分布の累積50体積%粒子径(D50)の値を言う。 In the present invention, the average particle size refers to the value of the cumulative 50 volume% particle size (D 50 ) of the particle size distribution measured using the laser diffraction / scattering method.

本発明において用いられる熱可塑性樹脂を分散させるための液体は、水、アルコール類、ケトン類、ハロゲン化炭素水素類から選ばれた1種若しくは2種以上の溶媒又は混合溶媒が好ましい。アルコール類としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、メチルセルソルブ等が、ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン等が、ハロゲン化炭化水素類としては、塩化メチレン、ジクロロエタン等が挙げられる。中でも好ましいのは、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトンあるいはそれらと水との混合溶媒、又は水である。かかる液体は、シート状の強化繊維材料を浸漬させたとき繊維材料を適度に開繊させるという作用もあるので、サスペンジョン中の樹脂粉末が繊維材料に均一に沈着するのに効果的である。   The liquid for dispersing the thermoplastic resin used in the present invention is preferably one or two or more solvents or mixed solvents selected from water, alcohols, ketones and halogenated hydrocarbons. Examples of alcohols include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, and methyl cellosolve. Examples of ketones include acetone and methyl ethyl ketone. Examples of halogenated hydrocarbons include methylene chloride and dichloroethane. Of these, ethanol, isopropyl alcohol, acetone, a mixed solvent thereof with water, or water is preferable. Such a liquid also has an effect of appropriately opening the fiber material when the sheet-like reinforcing fiber material is immersed, and is therefore effective in uniformly depositing the resin powder in the suspension on the fiber material.

熱可塑性樹脂とそれを分散させるための液体(溶媒)との組合わせは、樹脂が溶媒に溶解するものであってはならず、樹脂が溶媒に膨潤するかあるいは溶解しないものである必要がある。   The combination of the thermoplastic resin and the liquid (solvent) to disperse it should not be such that the resin is soluble in the solvent and the resin must swell or not dissolve in the solvent. .

サスペンジョン中の熱可塑性樹脂の濃度[熱可塑性樹脂重量/(液体重量+熱可塑性樹脂重量)×100]は、1〜15質量%が好ましく、1〜10質量%がより好ましい。   The concentration of the thermoplastic resin in the suspension [thermoplastic resin weight / (liquid weight + thermoplastic resin weight) × 100] is preferably 1 to 15% by mass, and more preferably 1 to 10% by mass.

シート状の強化繊維材料を浸漬させるときのサスペンジョンの温度は、樹脂の分散状態が良好に保たれる限り特に制限はなく、また、用いられる熱可塑性樹脂や液体の種類、濃度によって異なるが、通常は5〜50℃、好ましくは5〜30℃、更に好ましくは15〜30℃である。   The temperature of the suspension when the sheet-like reinforcing fiber material is immersed is not particularly limited as long as the dispersion state of the resin is kept good, and varies depending on the type and concentration of the thermoplastic resin and liquid used. Is 5 to 50 ° C, preferably 5 to 30 ° C, more preferably 15 to 30 ° C.

以上の条件下で、通常、シート状の強化繊維には好ましくは10〜70質量%(強化繊維と熱可塑性樹脂との合計量に対して)の熱可塑性樹脂粉末が沈着するが、プリプレグの製造上は20〜50質量%がより好ましい。   Under the above conditions, the sheet-like reinforcing fiber usually deposits 10 to 70% by mass (based on the total amount of the reinforcing fiber and the thermoplastic resin) of thermoplastic resin powder. 20-50 mass% is more preferable above.

図1において、サスペンジョン2から引取ローラー8を経て導出された強化繊維からなる積重シート12は、通常は、乾燥機(図示せず)に導入され液体を除去することによって乾燥される。乾燥条件・方法等は特に限定されるものではないが、通常、熱可塑性樹脂が分解又は反応しない温度下で乾燥される。一般的には、80〜200℃で1〜20分間乾燥される。   In FIG. 1, a stacked sheet 12 made of reinforcing fibers led out from the suspension 2 through the take-up roller 8 is usually introduced into a dryer (not shown) and dried by removing the liquid. Drying conditions and methods are not particularly limited, but are usually dried at a temperature at which the thermoplastic resin does not decompose or react. Generally, it is dried at 80 to 200 ° C. for 1 to 20 minutes.

次いで、積層された積重シート12は、シート4a、4bの表面に沈着した熱可塑性樹脂粉末14が溶融する程度に、好ましくは前記熱可塑性樹脂粉末の融点+50〜200℃、500〜1000kPaで熱加圧され、積重シート12が一体化される。   Next, the stacked stack sheet 12 is heated to such an extent that the thermoplastic resin powder 14 deposited on the surfaces of the sheets 4a and 4b melts, preferably at the melting point of the thermoplastic resin powder +50 to 200 ° C. and 500 to 1000 kPa. The stacked sheets 12 are integrated by being pressurized.

プリプレグ作製時の表面樹脂層が15μm未満の場合、複合材料にした時に層間の樹脂層が10μm未満となり剥離挙動抑制のために十分な樹脂層厚さが得られない場合がある。プリプレグ作製時の表面樹脂層が40μmを超えると、プリプレグ作製時に樹脂と繊維の熱収縮率の差からプリプレグに反りが発生して取扱性が悪くなる傾向がある。   When the surface resin layer at the time of preparing the prepreg is less than 15 μm, the resin layer between the layers becomes less than 10 μm when the composite material is formed, and a sufficient resin layer thickness may not be obtained for suppressing the peeling behavior. When the surface resin layer at the time of prepreg production exceeds 40 μm, the prepreg tends to warp due to the difference in thermal shrinkage between the resin and the fiber at the time of prepreg production, and the handleability tends to deteriorate.

プリプレグ表面に形成される表面樹脂層の目付[B]と強化繊維樹脂層に含有する熱可塑性樹脂の目付[A]との割合[B]/[A]が0.15未満の場合は、強化繊維樹脂層の樹脂目付[A]に対して表面樹脂層の目付[B]が小さいので、このプリプレグを用いて得られる複合材料において十分な緩衝効果をもつ層間樹脂層を形成することができない。[B]/[A]が0.5を超える場合は、表面樹脂層の目付[B]に対して強化繊維樹脂層の樹脂目付[A]が小さく、強化繊維樹脂層の補強効果が不足するため、このプリプレグを用いて得られる複合材料に反りが発生して取扱性が悪くなる。   If the ratio [B] / [A] between the basis weight [B] of the surface resin layer formed on the prepreg surface and the basis weight [A] of the thermoplastic resin contained in the reinforced fiber resin layer is less than 0.15, the reinforcement Since the basis weight [B] of the surface resin layer is smaller than the resin basis weight [A] of the fiber resin layer, an interlayer resin layer having a sufficient buffering effect cannot be formed in the composite material obtained using this prepreg. When [B] / [A] exceeds 0.5, the basis weight [A] of the reinforcing fiber resin layer is smaller than the basis weight [B] of the surface resin layer, and the reinforcing effect of the reinforcing fiber resin layer is insufficient. For this reason, the composite material obtained using this prepreg is warped, resulting in poor handling.

図2は、強化繊維と熱可塑性樹脂とが一体化された積重シートであって、充分な厚さの表面樹脂層が形成された積重シートの一例を示す概略断面図である。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a stacked sheet in which reinforcing fibers and a thermoplastic resin are integrated, and a surface resin layer having a sufficient thickness is formed.

図2に示すように、積重シート22において、強化繊維24からなるシート4a、4b(図1参照)は熱可塑性樹脂26が含浸され、それぞれ樹脂含浸繊維層28a、28bが形成される。樹脂含浸繊維層28a、28bの層間には中間樹脂層30aが形成され、積重シート22の表面近傍には表面樹脂層30bが形成され、表面樹脂層30b以外の層として、樹脂含浸繊維層28a、28bと中間樹脂層30aとからなる強化繊維樹脂層32が形成される。   As shown in FIG. 2, in the stacked sheet 22, the sheets 4a and 4b (see FIG. 1) made of the reinforcing fibers 24 are impregnated with a thermoplastic resin 26 to form resin-impregnated fiber layers 28a and 28b, respectively. An intermediate resin layer 30a is formed between the resin-impregnated fiber layers 28a and 28b, a surface resin layer 30b is formed near the surface of the stacked sheet 22, and the resin-impregnated fiber layer 28a is formed as a layer other than the surface resin layer 30b. , 28b and the intermediate resin layer 30a are formed.

図2に示す積重シート22は、本発明のプリプレグとして用いられる。このプリプレグは、複数枚積層された後、オートクレーブ等を用いて熱加圧され、複合材料の強化繊維樹脂層間に層間樹脂層が形成されてなる本発明の複合材料が得られる。この際、500〜2000kPaの圧力、前記熱可塑性樹脂粉末の融点+50〜200℃の温度で熱加圧されることが好ましい。複合材料の強化繊維樹脂層間の層間樹脂層の厚さは10〜20μmであることが好ましい。   The stacked sheet 22 shown in FIG. 2 is used as the prepreg of the present invention. After a plurality of the prepregs are laminated, they are heat-pressed using an autoclave or the like to obtain the composite material of the present invention in which an interlayer resin layer is formed between the reinforced fiber resin layers of the composite material. Under the present circumstances, it is preferable to heat-press at the pressure of 500-2000 kPa, melting | fusing point of the said thermoplastic resin powder + 50-200 degreeC. The thickness of the interlayer resin layer between the reinforcing fiber resin layers of the composite material is preferably 10 to 20 μm.

上述の本発明のプリプレグ、
即ち、熱可塑性樹脂を含浸している複数の強化繊維シート(樹脂含浸繊維層)間に熱可塑性樹脂からなる中間樹脂層を有するの強化繊維樹脂層と、
前記強化繊維樹脂層の一面に形成される表面樹脂層と、
からなるプリプレグであって、前記プリプレグは強化繊維樹脂層に含有する熱可塑性樹脂の目付[A]と、表面樹脂層の樹脂目付[B]との割合が
0.15 < [B]/[A] < 0.50
であるプリプレグは、上述の沈着工程と積重工程と熱圧着工程とを有するプリプレグの製造方法により容易に得られる。
The prepreg of the present invention described above,
That is, a reinforcing fiber resin layer having an intermediate resin layer made of a thermoplastic resin between a plurality of reinforcing fiber sheets impregnated with a thermoplastic resin (resin-impregnated fiber layer);
A surface resin layer formed on one surface of the reinforcing fiber resin layer;
The ratio of the basis weight [A] of the thermoplastic resin contained in the reinforcing fiber resin layer to the basis weight [B] of the surface resin layer is 0.15 <[B] / [A ] <0.50
The prepreg as described above can be easily obtained by the prepreg manufacturing method having the above-described deposition step, stacking step, and thermocompression bonding step.

強化繊維の目付は、150d(g/m2)[dは強化繊維の密度(g/cm3)]以下であることが好ましく、より好ましくは30〜80d(g/m2)である。 The basis weight of the reinforcing fiber is preferably 150 d (g / m 2 ) or less [d is the density (g / cm 3 ) of the reinforcing fiber], more preferably 30 to 80 d (g / m 2 ).

なお、強化繊維が炭素繊維の場合は、炭素繊維の密度dが1.8(g/cm3)なので、強化繊維の目付150d(g/m2)は225(g/m2)であり、80d(g/m2)は144(g/m2)となる。 When the reinforcing fiber is a carbon fiber, the density d of the carbon fiber is 1.8 (g / cm 3 ), and thus the basis weight 150d (g / m 2 ) of the reinforcing fiber is 225 (g / m 2 ). 80 d (g / m 2 ) becomes 144 (g / m 2 ).

シートの強化繊維の目付が80d(g/m2)を超える場合、この積重シートは充分な厚さの表面樹脂層が形成されていないこともある。そのため、上述の本発明のプリプレグが容易に得られない場合もある。この場合には、上述の沈着工程と積重工程と熱圧着工程に、積層シートの表面に熱可塑性樹脂フィルムを積層する重層工程を加えることにより、上述の本発明のプリプレグは容易に得られる。 When the basis weight of the reinforcing fiber of the sheet exceeds 80 d (g / m 2 ), the stacked sheet may not have a sufficiently thick surface resin layer. Therefore, the above-described prepreg of the present invention may not be easily obtained. In this case, the above-described prepreg of the present invention can be easily obtained by adding a layering step of laminating a thermoplastic resin film on the surface of the laminated sheet to the above-described deposition step, stacking step, and thermocompression bonding step.

即ち、シートの強化繊維の目付が80d(g/m2)を超える場合でも、重層工程を加えた製造方法により、積重シートの表面に熱可塑性樹脂シートが積重、加熱、押圧されて、積重シートと熱可塑性樹脂シートとが一体化された重層シートからなる、優れた耐高速衝撃性を有する複合材料製造用の本発明のプリプレグが容易に得られる。かかる重層工程は、熱圧着工程の前に行っても良く、熱圧着工程の後に行っても良い。重層工程を熱圧着工程の前に行うことが、より好ましい。 That is, even when the basis weight of the reinforcing fiber of the sheet exceeds 80 d (g / m 2 ), the thermoplastic resin sheet is stacked, heated, and pressed on the surface of the stacked sheet by the manufacturing method in which the multi-layer process is added. The prepreg of the present invention for producing a composite material having excellent high-speed impact resistance, comprising a multilayer sheet in which a stack sheet and a thermoplastic resin sheet are integrated, can be easily obtained. This multilayering process may be performed before the thermocompression bonding process or may be performed after the thermocompression bonding process. It is more preferable to perform the multi-layer process before the thermocompression bonding process.

図3は、本発明プリプレグの製造工程における重層シートの製造過程の一例を示す概略図である。   FIG. 3 is a schematic view showing an example of the production process of the multilayer sheet in the production process of the prepreg of the present invention.

図3中、42は積重シートであり、矢印Y方向に走行している。この積重シート42の前記熱可塑性樹脂粉末の沈着面に、シートロール68から供給される、前記熱可塑性樹脂粉末と同一材質からなる熱可塑性樹脂シート56と重層される。この重層されたシートは、離型紙を介してカレンダーローラー66a、66bにより加熱加圧され一体化し、図5に示される表面樹脂層64と強化繊維樹脂層52とを有する本発明のプリプレグ(重層シート)62が製造される。   In FIG. 3, reference numeral 42 denotes a stacking sheet that travels in the direction of the arrow Y. The thermoplastic resin powder deposition surface of the stacked sheet 42 is overlaid with a thermoplastic resin sheet 56 made of the same material as the thermoplastic resin powder supplied from a sheet roll 68. This laminated sheet is heated and pressed by calendar rollers 66a and 66b through a release paper and integrated, and the prepreg (multilayer sheet) of the present invention having the surface resin layer 64 and the reinforced fiber resin layer 52 shown in FIG. ) 62 is manufactured.

上記積重シート42と熱可塑性樹脂シート56とを重層する過程の一例を概略断面図として図4に示す。   An example of the process of layering the stacked sheet 42 and the thermoplastic resin sheet 56 is shown in FIG. 4 as a schematic cross-sectional view.

図4に示すように、積重シート42において、強化繊維44からなるシート4a、4b(図1参照)は熱可塑性樹脂46が含浸され、それぞれ樹脂含浸繊維層48a、48bが形成される。樹脂含浸繊維層48a、48bの層間には中間樹脂層50aが形成され、積重シート42の表面近傍には表面樹脂層50bが形成され、表面樹脂層50b以外の層として、樹脂含浸繊維層48a、48bと中間樹脂層50aとからなる強化繊維樹脂層52が形成される。   As shown in FIG. 4, in the stacked sheet 42, sheets 4a and 4b (see FIG. 1) made of the reinforcing fibers 44 are impregnated with a thermoplastic resin 46 to form resin-impregnated fiber layers 48a and 48b, respectively. An intermediate resin layer 50a is formed between the resin-impregnated fiber layers 48a and 48b, a surface resin layer 50b is formed near the surface of the stacked sheet 42, and the resin-impregnated fiber layer 48a is formed as a layer other than the surface resin layer 50b. , 48b and the intermediate resin layer 50a are formed.

上述のように、積重シート42は充分な厚さの表面樹脂層が形成されていない。そこで、図3に示すように積重シート42の表面54に熱可塑性樹脂シート56を積重、加熱、押圧して積重シート42の表面54に熱可塑性樹脂シート56が熱圧着、一体化される。これにより、図5に示すように、充分な厚さの表面樹脂層64が形成された重層シート62が得られる。   As described above, the surface resin layer having a sufficient thickness is not formed on the stacked sheets 42. Therefore, as shown in FIG. 3, the thermoplastic resin sheet 56 is stacked on the surface 54 of the stacked sheet 42, heated, and pressed, and the thermoplastic resin sheet 56 is thermocompression-bonded and integrated with the surface 54 of the stacked sheet 42. The Thereby, as shown in FIG. 5, the multilayer sheet 62 in which the surface resin layer 64 having a sufficient thickness is formed is obtained.

図2に示す積重シート22と同様に、図4に示す重層シート62も、本発明のプリプレグとして用いられる。この重層シート62のプリプレグも、積重シート22のプリプレグと同様に、複数枚積層された後、オートクレーブ等を用いて、好ましくは500〜2000kPaの圧力、前記熱可塑性樹脂粉末の融点+50〜200℃の温度で熱加圧され、複合材料の強化繊維樹脂層間に好ましくは10〜20μmの層間樹脂層が形成されてなる本発明の複合材料が得られる。   Similar to the stacked sheet 22 shown in FIG. 2, the multilayer sheet 62 shown in FIG. 4 is also used as the prepreg of the present invention. Similarly to the prepreg of the stacked sheet 22, the prepreg of the multi-layer sheet 62 is preferably laminated after being laminated, and preferably using an autoclave or the like, a pressure of 500 to 2000 kPa, a melting point of the thermoplastic resin powder +50 to 200 ° C. The composite material of the present invention in which an interlayer resin layer of preferably 10 to 20 μm is formed between the reinforcing fiber resin layers of the composite material is obtained.

以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。本実施例、比較例において使用した粒子径測定方法、樹脂層厚さの測定方法は以下の通りである。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to an Example. The particle diameter measuring method and the resin layer thickness measuring method used in the examples and comparative examples are as follows.

〔平均粒子径〕
平均粒子径は、日機装(株)製 レーザー回折・散乱式の粒度分析計マイクロトラックを用いて、粒度分布[累積10体積%粒径(D10)、累積50体積%粒径(D50)、累積90体積%粒径(D90)]の測定を実施し、累積50体積%粒径(D50)を平均粒子径とした。
[Average particle size]
The average particle size was measured by using a particle size analyzer microtrack of a laser diffraction / scattering type particle size analyzer manufactured by Nikkiso Co., Ltd., particle size distribution [cumulative 10 volume% particle diameter (D 10 ), accumulated 50 volume% particle diameter (D 50 ), measurements were performed cumulative 90 volume% particle size (D 90)], a cumulative 50% by volume particle diameter of (D 50) was defined as the average particle diameter.

〔プリプレグ表面樹脂層の厚さ〕
プリプレグ表面樹脂層の厚さは、共焦点顕微鏡を用いて、断面観察により測定を実施した。
[Thickness of prepreg surface resin layer]
The thickness of the prepreg surface resin layer was measured by cross-sectional observation using a confocal microscope.

〔積層時の層間樹脂層の厚さ〕
積層時の層間樹脂層の厚さは、共焦点顕微鏡を用いて、断面観察により測定を実施した。
[Thickness of interlayer resin layer during lamination]
The thickness of the interlayer resin layer during lamination was measured by cross-sectional observation using a confocal microscope.

〔損傷面積の測定方法〕
得られた炭素繊維強化複合材料を幅101.6mm×長さ152.4mmの寸法に切断して試験片を得た。得られた試験片を用いて30.5kJ衝撃後の損傷面積を超音波探傷により測定する。損傷面積は4.5cm2以下となるのが良く、4.0cm2以下になるのが望ましい。
[Measurement method of damaged area]
The obtained carbon fiber reinforced composite material was cut into a size of width 101.6 mm × length 152.4 mm to obtain a test piece. Using the obtained test piece, the damaged area after impact of 30.5 kJ is measured by ultrasonic flaw detection. Damage area may have become a 4.5 cm 2 or less, desirably becomes 4.0 cm 2 or less.

〔実施例1〕
ポリエーテルイミド樹脂(サビック社製)粉末(粒度分布:累積50体積%粒径15μm)をエタノールに分散させ、サスペンション浴槽に5.5質量%濃度のサスペンションを調製した。炭素繊維A(東邦テナックス社製テナックス IMS60、24,000本)を平行に55本引き揃えてシート状にし、炭素繊維の目付が190g/m2になるよう炭素繊維Aシートを調製した。
[Example 1]
Polyetherimide resin (manufactured by Subic) powder (particle size distribution: cumulative 50 volume% particle diameter 15 μm) was dispersed in ethanol to prepare a 5.5 mass% suspension in the suspension bath. Carbon fiber A (Tenax IMS 60, 24,000 pieces manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.) was drawn in parallel to form a sheet, and a carbon fiber A sheet was prepared so that the basis weight of the carbon fiber was 190 g / m 2 .

そして、シート2枚を上記サスペンション中に導入し、15秒間浸漬した後、2枚のシートを重ねて1枚の積重シートとしてサスペンション浴槽から導出した。得られた積重シートを150℃で5分間乾燥させた。樹脂の沈着量は10.4質量%であった。引き続いて、積重シートを表面温度が330℃のローラーに通し樹脂を溶融させ含浸させた。   Then, two sheets were introduced into the suspension and immersed for 15 seconds, and then the two sheets were stacked and led out from the suspension bathtub as one stacked sheet. The resulting stacked sheet was dried at 150 ° C. for 5 minutes. The amount of resin deposited was 10.4% by mass. Subsequently, the stacked sheets were passed through a roller having a surface temperature of 330 ° C. to melt and impregnate the resin.

得られたプリプレグの表面樹脂層の厚さ、目付、強化繊維樹脂層の樹脂目付は表1に示した通りであった。プリプレグの強化繊維樹脂層の厚さは168μmであった。こうして得られたプリプレグを積層し、340℃(ポリエーテルイミド樹脂のガラス転移温度+120℃)、1000kPaでオートクレープ成形をして積層構成[+45/0/−45/90]4Sの積層体を得た。積層体の層間樹脂層の厚さは表1に示すように16μmであった。このようにして得られた炭素繊維強化複合材料の損傷面積は表1に示すように小さいものであった。 The thickness of the surface resin layer of the obtained prepreg, the basis weight, and the resin basis weight of the reinforcing fiber resin layer were as shown in Table 1. The thickness of the prepreg reinforcing fiber resin layer was 168 μm. The prepreg thus obtained was laminated, and autoclaved at 340 ° C. (glass transition temperature of polyetherimide resin + 120 ° C.) and 1000 kPa to obtain a laminated body of a laminated structure [+ 45/0 / −45 / 90] 4S. It was. As shown in Table 1, the thickness of the interlayer resin layer of the laminate was 16 μm. The damage area of the carbon fiber reinforced composite material thus obtained was small as shown in Table 1.

〔実施例2〕
ポリエーテルイミド樹脂(サビック社製)粉末(粒度分布:累積50体積%粒径15μm)をエタノールに分散させ、サスペンション浴槽に4.5質量%濃度のサスペンションを調製した。炭素繊維A(東邦テナックス社製テナックス IMS60、24,000本)を平行に55本引き揃えてシート状にし、炭素繊維の目付が150g/m2になるよう炭素繊維Aシートを調製した。
[Example 2]
Polyetherimide resin (manufactured by Savic) powder (particle size distribution: cumulative 50 volume% particle diameter 15 μm) was dispersed in ethanol to prepare a 4.5 mass% suspension in the suspension bath. Carbon fiber A (Tenax IMS60, Toho Tenax Co., Ltd., 24,000) made of carbon fiber A was drawn in parallel to form a sheet, and a carbon fiber A sheet was prepared so that the basis weight of carbon fiber was 150 g / m 2 .

そして、シート2枚を上記サスペンション中に導入し、15秒間浸漬した後、2枚のシートを重ねて1枚の積重シートとしてサスペンション浴槽から導出した。得られた積重シートを150℃で2分間乾燥させた。樹脂の沈着量は6.0質量%であった。引き続いて、積重シートを表面温度が330℃のローラーに通し樹脂を溶融させ含浸させた。   Then, two sheets were introduced into the suspension and immersed for 15 seconds, and then the two sheets were stacked and led out from the suspension bathtub as one stacked sheet. The obtained stacked sheet was dried at 150 ° C. for 2 minutes. The amount of deposited resin was 6.0% by mass. Subsequently, the stacked sheets were passed through a roller having a surface temperature of 330 ° C. to melt and impregnate the resin.

得られたプリプレグの表面樹脂層の厚さ、目付、強化繊維樹脂層の樹脂目付は表1に示した通りであった。プリプレグの強化繊維樹脂層の厚さは123μmであった。こうして得られたプリプレグを積層し、340℃(ポリエーテルイミド樹脂のガラス転移温度+120℃)、1000kPaでオートクレープ成形をして積層構成[+45/0/−45/90]4Sの積層体を得た。積層体の層間樹脂層の厚さは表1に示すように11μmであった。このようにして得られた炭素繊維強化複合材料の損傷面積は表1に示すように小さいものであった。 The thickness of the surface resin layer of the obtained prepreg, the basis weight, and the resin basis weight of the reinforcing fiber resin layer were as shown in Table 1. The thickness of the prepreg reinforcing fiber resin layer was 123 μm. The prepreg thus obtained was laminated, and autoclaved at 340 ° C. (glass transition temperature of polyetherimide resin + 120 ° C.) and 1000 kPa to obtain a laminated body of a laminated structure [+ 45/0 / −45 / 90] 4S. It was. As shown in Table 1, the thickness of the interlayer resin layer of the laminate was 11 μm. The damage area of the carbon fiber reinforced composite material thus obtained was small as shown in Table 1.

〔実施例3〕
ポリエーテルサルフォン樹脂(住友化学社製、商品名スミカエクセル)粉末(粒度分布:累積50体積%粒径15μm)をエタノールに分散させ、サスペンション浴槽に4.5質量%濃度のサスペンションを調製した。炭素繊維A(東邦テナックス社製テナックス IMS60、24,000本)を平行に55本引き揃えてシート状にし、炭素繊維の目付が145g/m2になるよう炭素繊維Aシートを調製した。
Example 3
Polyether sulfone resin (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name SUMIKAEXCEL) powder (particle size distribution: cumulative 50% by volume, 15 μm particle size) was dispersed in ethanol to prepare a 4.5% by mass suspension in the suspension bath. Carbon fiber A (Tenax IMS 60, 24,000 pieces manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.) was drawn in parallel to form a sheet, and a carbon fiber A sheet was prepared so that the basis weight of the carbon fiber was 145 g / m 2 .

そして、シート2枚を上記サスペンション中に導入し、15秒間浸漬した後、2枚のシートを重ねて1枚の積重シートとしてサスペンション浴槽から導出した。得られた積重シートを150℃で2分間乾燥させた。樹脂の沈着量は8.0質量%であった。引き続いて、積重シートを表面温度が330℃のローラーに通し樹脂を溶融させ含浸させた。   Then, two sheets were introduced into the suspension and immersed for 15 seconds, and then the two sheets were stacked and led out from the suspension bathtub as one stacked sheet. The obtained stacked sheet was dried at 150 ° C. for 2 minutes. The amount of deposited resin was 8.0% by mass. Subsequently, the stacked sheets were passed through a roller having a surface temperature of 330 ° C. to melt and impregnate the resin.

得られたプリプレグの表面樹脂層の厚さ、目付、強化繊維樹脂層の樹脂目付は表1に示した通りであった。プリプレグの強化繊維樹脂層の厚さは122μmであった。こうして得られたプリプレグを積層し、340℃(ポリエーテルサルフォン樹脂のガラス転移温度+120℃)、1000kPaでオートクレープ成形をして積層構成[+45/0/−45/90]4Sの積層体を得た。積層体の層間樹脂層の厚さは表1に示すように10μmであった。このようにして得られた炭素繊維強化複合材料の損傷面積は表1に示すように小さいものであった。 The thickness of the surface resin layer of the obtained prepreg, the basis weight, and the resin basis weight of the reinforcing fiber resin layer were as shown in Table 1. The thickness of the prepreg reinforcing fiber resin layer was 122 μm. The prepreg thus obtained was laminated and subjected to autoclave molding at 340 ° C. (glass transition temperature of polyethersulfone resin + 120 ° C.) and 1000 kPa to obtain a laminate having a laminated structure [+ 45/0 / −45 / 90] 4S. Obtained. As shown in Table 1, the thickness of the interlayer resin layer of the laminate was 10 μm. The damage area of the carbon fiber reinforced composite material thus obtained was small as shown in Table 1.

〔実施例4〕
ポリエーテルイミド樹脂(サビック社製)粉末(粒度分布:累積50体積%粒径15μm)をエタノールに分散させ、サスペンション浴槽に5質量%濃度のサスペンションを調製した。炭素繊維A(東邦テナックス社製テナックス IMS60、24,000本)を平行に55本引き揃えてシート状にし、炭素繊維の目付が198g/m2になるよう炭素繊維Aシートを調製した。
Example 4
Polyetherimide resin (manufactured by Savic) powder (particle size distribution: cumulative 50 volume% particle diameter 15 μm) was dispersed in ethanol to prepare a suspension having a concentration of 5 mass% in a suspension bath. Carbon fiber A (Tenax IMS60, Toho Tenax Co., Ltd., 24,000) made of carbon fiber A was drawn in parallel to form a sheet, and a carbon fiber A sheet was prepared so that the basis weight of carbon fiber was 198 g / m 2 .

そして、シート2枚を上記サスペンション中に導入し、15秒間浸漬した後、2枚のシートを重ねて1枚の積重シートとしてサスペンション浴槽から導出した。得られた積重シートを150℃で2分間乾燥させた。樹脂の沈着量は5.5質量%であった。引き続いて、積重シートを表面温度が330℃のローラーに通し樹脂を溶融させ含浸させた。   Then, two sheets were introduced into the suspension and immersed for 15 seconds, and then the two sheets were stacked and led out from the suspension bathtub as one stacked sheet. The obtained stacked sheet was dried at 150 ° C. for 2 minutes. The amount of resin deposited was 5.5% by mass. Subsequently, the stacked sheets were passed through a roller having a surface temperature of 330 ° C. to melt and impregnate the resin.

得られたプリプレグの表面樹脂層の厚さ、目付、強化繊維樹脂層の樹脂目付は表1に示した通りであった。プリプレグの強化繊維樹脂層の厚さは163μmであった。こうして得られたプリプレグを積層し、340℃(ポリエーテルイミド樹脂のガラス転移温度+120℃)、1000kPaでオートクレープ成形をして積層構成[+45/0/−45/90]3Sの積層体を得た。積層体の層間樹脂層の厚さは表1に示すように11μmであった。このようにして得られた炭素繊維強化複合材料の損傷面積は表1に示すように小さいものであった。 The thickness of the surface resin layer of the obtained prepreg, the basis weight, and the resin basis weight of the reinforcing fiber resin layer were as shown in Table 1. The thickness of the prepreg reinforcing fiber resin layer was 163 μm. The prepreg thus obtained was laminated, and autoclaved at 340 ° C. (glass transition temperature of polyetherimide resin + 120 ° C.) and 1000 kPa to obtain a laminate having a laminated structure [+ 45/0 / −45 / 90] 3S. It was. As shown in Table 1, the thickness of the interlayer resin layer of the laminate was 11 μm. The damage area of the carbon fiber reinforced composite material thus obtained was small as shown in Table 1.

参考例1
ポリエーテルイミド樹脂(サビック社製)粉末(粒度分布:累積50体積%粒径15μm)をエタノールに分散させ、サスペンション浴槽に6.5質量%濃度のサスペンションを調製した。炭素繊維A(東邦テナックス社製テナックス IMS60、24,000本)を平行に55本引き揃えてシート状にし、炭素繊維の目付が196g/m2になるよう炭素繊維Aシートを調製した。
[ Reference Example 1 ]
Polyetherimide resin (manufactured by Savic) powder (particle size distribution: cumulative 50 volume% particle diameter 15 μm) was dispersed in ethanol to prepare a suspension having a concentration of 6.5 mass% in a suspension bath. Carbon fiber A (Toho Tenax Co., Ltd. Tenax IMS60, 24,000) was aligned in parallel to form a sheet, and a carbon fiber A sheet was prepared so that the basis weight of the carbon fiber was 196 g / m2.

そして、シート2枚を上記サスペンション中に導入し、15秒間浸漬した後、2枚のシートを重ねて1枚の積重シートとしてサスペンション浴槽から導出した。得られた積重シートを150℃で2分間乾燥させた。樹脂の沈着量は8.0質量%であった。引き続いて、積重シートを表面温度が330℃のローラーに通し樹脂を溶融させ含浸させた。   Then, two sheets were introduced into the suspension and immersed for 15 seconds, and then the two sheets were stacked and led out from the suspension bathtub as one stacked sheet. The obtained stacked sheet was dried at 150 ° C. for 2 minutes. The amount of deposited resin was 8.0% by mass. Subsequently, the stacked sheets were passed through a roller having a surface temperature of 330 ° C. to melt and impregnate the resin.

得られたプリプレグの表面樹脂層の厚さ、目付、強化繊維樹脂層の樹脂目付は表1に示した通りであった。プリプレグの強化繊維樹脂層の厚さは199μmであった。こうして得られたプリプレグを積層し、340℃(ポリエーテルイミド樹脂のガラス転移温度+120℃)、1000kPaでオートクレープ成形をして積層構成[+45/0/−45/90]3Sの積層体を得た。積層体の層間樹脂層の厚さは表1に示すように20μmであった。このようにして得られた炭素繊維強化複合材料の損傷面積は表1に示すように小さいものであった。 The thickness of the surface resin layer of the obtained prepreg, the basis weight, and the resin basis weight of the reinforcing fiber resin layer were as shown in Table 1. The thickness of the prepreg reinforcing fiber resin layer was 199 μm. The prepreg thus obtained was laminated, and autoclaved at 340 ° C. (glass transition temperature of polyetherimide resin + 120 ° C.) and 1000 kPa to obtain a laminate having a laminated structure [+ 45/0 / −45 / 90] 3S. It was. As shown in Table 1, the thickness of the interlayer resin layer of the laminate was 20 μm. The damage area of the carbon fiber reinforced composite material thus obtained was small as shown in Table 1.

〔実施例6〕
ポリエーテルイミド樹脂(サビック社製)粉末(粒度分布:累積50体積%粒径15μm)をエタノールに分散させ、サスペンション浴槽に3.5%濃度のサスペンションを調製した。炭素繊維A(東邦テナックス社製テナックス IMS60、24,000本)を平行に55本引き揃えてシート状にし、炭素繊維の目付が145g/m2になるよう炭素繊維Aシートを調製した。
Example 6
Polyetherimide resin (manufactured by Subic) powder (particle size distribution: cumulative 50 volume% particle diameter 15 μm) was dispersed in ethanol to prepare a 3.5% concentration suspension in a suspension bath. Carbon fiber A (Tenax IMS 60, 24,000 pieces manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.) was drawn in parallel to form a sheet, and a carbon fiber A sheet was prepared so that the basis weight of the carbon fiber was 145 g / m 2 .

そして、シート2枚を上記サスペンション中に導入し、10秒間浸漬した後、2枚のシートを重ねて1枚の積重シートとしてサスペンション浴槽から導出した。得られた積重シートを150℃で5分間乾燥させた。樹脂の沈着量は1.0質量%であった。引き続いて、積重シートを表面温度が330℃のローラーに通し樹脂を溶融させ含浸させた。   Then, two sheets were introduced into the suspension and immersed for 10 seconds, and then the two sheets were stacked and led out from the suspension bath as one stacked sheet. The resulting stacked sheet was dried at 150 ° C. for 5 minutes. The amount of resin deposited was 1.0% by mass. Subsequently, the stacked sheets were passed through a roller having a surface temperature of 330 ° C. to melt and impregnate the resin.

得られたプリプレグの表面樹脂層の厚さ、目付、強化繊維樹脂層の樹脂目付は表1に示した通りであった。プリプレグの強化繊維樹脂層の厚さは116μmであった。こうして得られたプリプレグを積層し、340℃(ポリエーテルイミド樹脂のガラス転移温度+120℃)、1000kPaでオートクレープ成形をして積層構成[+45/0/−45/90]4Sの積層体を得た。積層体の層間樹脂層の厚さは表1に示すように4μmと実施例1に比べ小さくなったが、得られた炭素繊維強化複合材料の損傷面積は表1に示すように小さいものであった。 The thickness of the surface resin layer of the obtained prepreg, the basis weight, and the resin basis weight of the reinforcing fiber resin layer were as shown in Table 1. The thickness of the prepreg reinforcing fiber resin layer was 116 μm. The prepreg thus obtained was laminated, and autoclaved at 340 ° C. (glass transition temperature of polyetherimide resin + 120 ° C.) and 1000 kPa to obtain a laminated body of a laminated structure [+ 45/0 / −45 / 90] 4S. It was. As shown in Table 1, the thickness of the interlayer resin layer of the laminate was 4 μm, which was smaller than that of Example 1. However, the damage area of the obtained carbon fiber reinforced composite material was small as shown in Table 1. It was.

〔実施例7〕
ポリエーテルイミド樹脂(サビック社製)粉末(粒度分布:累積50体積%粒径15μm)をエタノールに分散させ、サスペンション浴槽に5.5質量%濃度のサスペンションを調製した。炭素繊維A(東邦テナックス社製テナックス IMS60、24,000本)を平行に55本引き揃えてシート状にし、炭素繊維の目付が190g/m2になるよう炭素繊維Aシートを調製した。
Example 7
Polyetherimide resin (manufactured by Subic) powder (particle size distribution: cumulative 50 volume% particle diameter 15 μm) was dispersed in ethanol to prepare a 5.5 mass% suspension in the suspension bath. Carbon fiber A (Tenax IMS 60, 24,000 pieces manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.) was drawn in parallel to form a sheet, and a carbon fiber A sheet was prepared so that the basis weight of the carbon fiber was 190 g / m 2 .

そして、シート2枚を上記サスペンション浴槽中に導入し、15秒間浸漬した後、2枚のシートを重ねて1枚の積重シートとしてサスペンション浴槽から導出した。得られた積重シートを150℃で5分間乾燥させた。樹脂の沈着量は8.0質量%であった。引き続いて、積重シートを表面温度が250℃(ポリエーテルイミド樹脂のガラス転移温度+50℃)のローラーに通し樹脂を溶融させ含浸させた。   Then, two sheets were introduced into the suspension bathtub and immersed for 15 seconds, and then the two sheets were stacked and led out from the suspension bathtub as one stacked sheet. The resulting stacked sheet was dried at 150 ° C. for 5 minutes. The amount of deposited resin was 8.0% by mass. Subsequently, the stacked sheets were passed through a roller having a surface temperature of 250 ° C. (glass transition temperature of polyetherimide resin + 50 ° C.), and the resin was melted and impregnated.

このプリプレグは、強化繊維シート内への樹脂の含浸が実施例1に比べ少なく、プリプレグの表面樹脂層の厚さが30μmと大きくなったため取扱性はやや低下したものの、得られた複合材料の損傷面積は表1に示すように小さいものであった。   In this prepreg, the impregnation of the resin into the reinforcing fiber sheet was less than in Example 1, and the handleability was slightly reduced because the thickness of the surface resin layer of the prepreg was increased to 30 μm, but the resulting composite material was damaged. As shown in Table 1, the area was small.

〔実施例8〕
ポリエーテルイミド樹脂(サビック社製)粉末(粒度分布:累積50体積%粒径15μm)をエタノールに分散させ、サスペンション浴槽に5.5質量%濃度のサスペンションを調製した。炭素繊維A(東邦テナックス社製テナックス IMS60、24,000本)を平行に55本引き揃えてシート状にし、炭素繊維の目付が190g/m2になるよう炭素繊維Aシートを調製した。
Example 8
Polyetherimide resin (manufactured by Subic) powder (particle size distribution: cumulative 50 volume% particle diameter 15 μm) was dispersed in ethanol to prepare a 5.5 mass% suspension in the suspension bath. Carbon fiber A (Tenax IMS 60, 24,000 pieces manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.) was drawn in parallel to form a sheet, and a carbon fiber A sheet was prepared so that the basis weight of the carbon fiber was 190 g / m 2 .

そして、シート2枚を上記サスペンション中に導入し、15秒間浸漬した後、2枚のシートを重ねて1枚の積層シートとしてサスペンション浴槽から導出した。さらに積層シートの上面にポリエーテルイミド樹脂(サビック社製)からなるフィルム(目付:10g/m2)を積層して1枚の重層シートを得た。得られた積重シートを150℃で5分間乾燥させた。樹脂粉末の沈着量は10.4質量%であった(フィルムの樹脂量を除いた積層シート中の樹脂量)。引き続いて、積重シートを表面温度が330℃のローラーに通し樹脂を溶融させ含浸させた。 Then, two sheets were introduced into the suspension and immersed for 15 seconds, and then the two sheets were stacked and led out from the suspension bath as one laminated sheet. Further, a film made of polyetherimide resin (manufactured by Savic) (weight per unit area: 10 g / m 2 ) was laminated on the upper surface of the laminated sheet to obtain one multilayer sheet. The resulting stacked sheet was dried at 150 ° C. for 5 minutes. The amount of resin powder deposited was 10.4% by mass (the amount of resin in the laminated sheet excluding the resin amount of the film). Subsequently, the stacked sheets were passed through a roller having a surface temperature of 330 ° C. to melt and impregnate the resin.

得られたプリプレグの表面樹脂層の厚さ、目付、強化繊維樹脂層の樹脂目付は表1に示した通りであった。プリプレグの強化繊維樹脂層の厚さは167μmであった。こうして得られたプリプレグを積層し、340℃(ポリエーテルイミド樹脂のガラス転移温度+120℃)、1000kPaでオートクレープ成形をして積層構成[+45/0/−45/90]4Sの積層体を得た。積層体の層間樹脂層の厚さは表1に示すように16μmであった。このようにして得られた炭素繊維強化複合材料の損傷面積は表1に示すように小さいものであった。 The thickness of the surface resin layer of the obtained prepreg, the basis weight, and the resin basis weight of the reinforcing fiber resin layer were as shown in Table 1. The thickness of the prepreg reinforcing fiber resin layer was 167 μm. The prepreg thus obtained was laminated, and autoclaved at 340 ° C. (glass transition temperature of polyetherimide resin + 120 ° C.) and 1000 kPa to obtain a laminated body of a laminated structure [+ 45/0 / −45 / 90] 4S. It was. As shown in Table 1, the thickness of the interlayer resin layer of the laminate was 16 μm. The damage area of the carbon fiber reinforced composite material thus obtained was small as shown in Table 1.

〔比較例1〕
ポリエーテルイミド樹脂(サビック社製)粉末(粒度分布:累積50体積%粒径15μm)をエタノールに分散させ、サスペンション浴槽に3.5質量%濃度のサスペンションを調製した。炭素繊維A(東邦テナックス社製テナックス IMS60、24,000本)を平行に55本引き揃えてシート状にし、炭素繊維の目付が190g/m2になるよう炭素繊維Aシートを調製した。
[Comparative Example 1]
Polyetherimide resin (manufactured by Savic) powder (particle size distribution: cumulative 50 volume% particle diameter 15 μm) was dispersed in ethanol to prepare a 3.5 mass% suspension in a suspension bath. Carbon fiber A (Tenax IMS 60, 24,000 pieces manufactured by Toho Tenax Co., Ltd.) was drawn in parallel to form a sheet, and a carbon fiber A sheet was prepared so that the basis weight of the carbon fiber was 190 g / m 2 .

そして、シート2枚を上記サスペンション浴槽中に導入し、10秒間浸漬した後、2枚のシートを重ねて1枚の積重シートとしてサスペンションから導出した。得られた積重シートを150℃で5分間乾燥させた。樹脂の沈着量は1.4質量%であった。引き続いて、積重シートを表面温度が330℃のローラーに通し樹脂を溶融させ含浸させた。   Then, two sheets were introduced into the suspension bath and immersed for 10 seconds, and then the two sheets were overlapped and led out from the suspension as one stacked sheet. The resulting stacked sheet was dried at 150 ° C. for 5 minutes. The amount of resin deposited was 1.4% by mass. Subsequently, the stacked sheets were passed through a roller having a surface temperature of 330 ° C. to melt and impregnate the resin.

得られたプリプレグの表面樹脂層の厚さ、目付、強化繊維樹脂層の樹脂目付は表1に示した通りであった。プリプレグの強化繊維樹脂層の厚さは115μmであった。こうして得られたプリプレグを積層し、340℃(ポリエーテルイミド樹脂のガラス転移温度+120℃)、1000kPaでオートクレープ成形をして積層構成[+45/0/−45/90]3Sの積層体を得た。積層体の層間樹脂層の厚さは表1に示すように1μmと小さいものであった。このようにして得られた炭素繊維強化複合材料の損傷面積は表1に示すように大きいものであった。 The thickness of the surface resin layer of the obtained prepreg, the basis weight, and the resin basis weight of the reinforcing fiber resin layer were as shown in Table 1. The thickness of the prepreg reinforcing fiber resin layer was 115 μm. The prepreg thus obtained was laminated, and autoclaved at 340 ° C. (glass transition temperature of polyetherimide resin + 120 ° C.) and 1000 kPa to obtain a laminate having a laminated structure [+ 45/0 / −45 / 90] 3S. It was. As shown in Table 1, the thickness of the interlayer resin layer of the laminate was as small as 1 μm. The damage area of the carbon fiber reinforced composite material thus obtained was large as shown in Table 1.

〔比較例2〕
サスペンション中のポリエーテルイミド樹脂濃度を10.0質量%とし、炭素繊維Aシート2枚のサスペンション浸漬時間を30秒間とした以外は、実施例1と同様の条件でプリプレグを作製した。得られたプリプレグの表面樹脂層の厚さは70μmであった。しかし、このプリプレグは、反りの大きいプリプレグであり、取扱性に不具合があった。
[Comparative Example 2]
A prepreg was produced under the same conditions as in Example 1 except that the polyetherimide resin concentration in the suspension was 10.0% by mass and the suspension immersion time of the two carbon fiber A sheets was 30 seconds. The thickness of the surface resin layer of the obtained prepreg was 70 μm. However, this prepreg is a prepreg with a large warp and has a problem in handling.

〔比較例3〕
炭素繊維Aシート2枚を予め積層し、1枚のシートとしてサスペンション中に導入した以外は、実施例2と同様の条件でプリプレグを作製した。得られたプリプレグの表面樹脂層の厚さは42μmであった。しかし、このプリプレグは、反りの大きいプリプレグであり、取扱性に不具合があった。
[Comparative Example 3]
A prepreg was produced under the same conditions as in Example 2 except that two carbon fiber A sheets were laminated in advance and introduced into the suspension as one sheet. The thickness of the surface resin layer of the obtained prepreg was 42 μm. However, this prepreg is a prepreg with a large warp and has a problem in handling.

Figure 0006484295
Figure 0006484295

2 サスペンジョン
4a、4b 強化繊維からなるシート
6a、6b シートの導入ローラー
8 積重シートの引取ローラー
10a〜10d ガイドローラー
12、22 積重シート
14 サスペンジョン中に浮遊している熱可塑性樹脂粉末
24、44 強化繊維
26、46 熱可塑性樹脂
28a、28b、48a、48b 樹脂含浸繊維層
30a、50a 中間樹脂層
30b、50b、64 表面樹脂層
32、52 樹脂含浸繊維層と層間樹脂層とからなる強化繊維樹脂層
42 積重シート
62 重層シート
66a、66b カレンダーローラー
68 シートロール
X 熱可塑性樹脂粉末の重力沈降方向を示す矢印
Y 積重シートの走行方向を示す矢印
2 Suspension 4a, 4b Reinforced fiber sheet 6a, 6b Sheet introduction roller 8 Stack sheet take-up roller 10a-10d Guide roller 12, 22 Stack sheet 14 Thermoplastic resin powder 24, 44 suspended in suspension Reinforcing fiber 26, 46 Thermoplastic resin 28a, 28b, 48a, 48b Resin-impregnated fiber layer 30a, 50a Intermediate resin layer 30b, 50b, 64 Surface resin layer 32, 52 Reinforcing fiber resin comprising a resin-impregnated fiber layer and an interlayer resin layer Layer 42 Stacked sheet 62 Stacked sheet 66a, 66b Calendar roller 68 Sheet roll X Arrow indicating the gravity settling direction of the thermoplastic resin powder Y Arrow indicating the traveling direction of the stacked sheet

Claims (4)

強化繊維からなるシートに熱可塑性樹脂が含浸している複数の樹脂含浸繊維層の層間に熱可塑性樹脂からなる強化繊維を含まない中間樹脂層を有する強化繊維樹脂層と、前記強化繊維樹脂層の少なくとも一面に形成される強化繊維を含まない表面樹脂層とからなるプリプレグであって、前記プリプレグは強化繊維樹脂層に含有する熱可塑性樹脂の目付[A]と、表面樹脂層の樹脂目付[B]との割合が
0.15 < [B]/[A] < 0.50
であり、
前記表面樹脂層の厚さが15〜30μmであるプリプレグ。
A reinforcing fiber resin layer having an intermediate resin layer not containing a reinforcing fiber made of thermoplastic resin between a plurality of resin-impregnated fiber layers in which a sheet made of reinforcing fiber is impregnated with a thermoplastic resin; and A prepreg comprising a surface resin layer not containing reinforcing fibers formed on at least one surface, wherein the prepreg has a basis weight [A] of the thermoplastic resin contained in the reinforcing fiber resin layer and a resin basis weight of the surface resin layer [B ] Is 0.15 <[B] / [A] <0.50
And
A prepreg having a thickness of the surface resin layer of 15 to 30 μm.
熱可塑性樹脂の融点又はガラス転移温度が、150℃以上の結晶性又は非晶性の熱可塑性樹脂である請求項1に記載のプリプレグ。   The prepreg according to claim 1, wherein the thermoplastic resin is a crystalline or amorphous thermoplastic resin having a melting point or a glass transition temperature of 150 ° C or higher. 熱可塑性樹脂が、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、芳香族ポリアミド、芳香族ポリエステル、芳香族ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリアリーレンオキシド、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミドなる群から選ばれた1種若しくは2種以上の樹脂である請求項1又は2に記載のプリプレグ。   The group in which the thermoplastic resin is polypropylene, polysulfone, polyethersulfone, polyetherketone, polyetheretherketone, aromatic polyamide, aromatic polyester, aromatic polycarbonate, polyetherimide, polyarylene oxide, thermoplastic polyimide, polyamideimide The prepreg according to claim 1, wherein the prepreg is one or more resins selected from the group consisting of: 請求項1乃至3の何れかに記載のプリプレグを、複数枚積層して成形されてなる複合材料の製造方法。
The manufacturing method of the composite material formed by laminating | stacking and shape | molding the prepreg in any one of Claims 1 thru | or 3.
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